毕业设计（论文）-基于51单片机的球赛计时计分器.doc

华北水利水电学院毕业设计（论文）分类号 编 号 华北水利水电学院north china university of water resources and electric power毕 业 设 计 题目: 基于51单片机的球赛计时计分器 院 系 信息工程学院 专 业 电子信息工程 姓 名 学 号 200711719 指 导 教 师 2011 年 5 月 23日 华 北 水 利 水 电 学 院 毕 业 设 计 任 务 书 设计题目：基于51单片机的球赛计时计分器 专 业： 电子信息工程 班级学号： 200711719 姓 名： 指导教师： 设计期限： 2011年3月 7 日开始 2011年5月25日结束 信息工程学院 2011年3月一、毕业设计的目的1、围绕课程设计的内容，培养学生查询相关资料以及文献检索的能力，培养学生对新知识新技术的独立的学习能力和应用能力；2、培养学生对以往所学知识的综合运用能力；在理解课堂所讲知识的基础上，提高学生的自学能力；3、培养学生了解并逐步熟悉科学研究的整个过程，养成良好的科学态度以及实事求是、严谨塌实的工作作风；培养学生独立分析问题和解决问题的科学研究的能力；4、通过本课程设计，培养学生在单片机应用系统的软、硬件相结合方面的综合能力，既要培养学生在软件编程方面的能力，同时还要培养学生在硬件方面的实践能力以及综合调试等能力。二、主要设计内容及基本要求 1、能记录整个赛程的比赛时间，并能修改比赛时间、暂停比赛时间。2、能随时刷新甲、乙两队在整个赛程中的比分。3、中场交换比赛场地时，能交换甲、乙两队比分的位置。4、比赛时间结束时，能发出报警指令。5、共接入10个八段led显示器，其中6个用于记录甲、乙两队的分数，每队3个led显示器显示分数范围可达到0999分；4个led显示器则用来记录赛程的时间，其中2个用于显示分钟；2个用于显示秒钟。赛程计时采用倒计时方式，计时范围可达到099分钟。6、为了配合计时器和计分器校正、调整时间和比分，在设计中设立了7个按键。其中4个用于输入甲、乙两队的分数；另外3个则用于完成设置、调整、启动和暂停赛程时间等功能。1）比分刷新控制：k1键：完成甲队加1分操作；k2键：完成甲队减1分操作；k3键：完成乙队加1分操作；k4键：完成乙队减1分操作。2）赛程时间设置：比赛暂停的情况下，按键k1、k2、k3、k4用来设置赛程时间，k1、k2设置分钟的十位数；k3、k4设置分钟的个位数。3）赛程时间启、停设置：若裁判吹响开始哨声时，则应立即按下按键k5，表示赛程开始。按键k5为赛程启动和暂停控制。4）比分交换控制：由k6完成。比分交换是在上半场赛程结束后进行的，也就是说比分交换受赛程时间控制，只有当上半场计时器指示为0000时，按k6键，则会自动交换甲、乙两队分数。若上半场赛程时间没有到0000时，则此时按下k6键，不能交换分数。而且对比赛本身无任何影响。三、重点研究问题1单片机的内部结构，计时模块，计分模块的调试。2部分功能电路的软件设计：键盘显示电路、led数码管显示电路等等。四、主要技术指标或主要设计参数根据模块电路，设计出完整的电路原理图，焊接出实物，并对产品进行调试。电源部分为系统提供的电压为5v，晶振12mhz等。五、设计成果拟计划做出一个基于51单片机的球赛计时计分器，设计出整体原理图，并做出实物，同时做出一份符合要求的毕业论文。6、 时间安排序号 周 次 内 容1 3-4 动员、采集文献资料，完成研读与开题报告2 5-8 完成体系与框架分析和设计3 9-10 完成课题，设计与实现，并投入使用4 11-12 翻译与撰写论文5 13-14 论文修订、打印、整理与提交、准备答辨（制 作幻灯片）与答辩 华北水利水电学院本科生毕业设计论文开题报告 2011 年 3月 20 日学生姓名学号专业电子信息工程题目名称 基于51单片机的球赛计时计分设计课题来源 导师推荐主要内容工程技术的电子化、集成化和系统化促进了电子工程技术的发展，同时也促进了电子工程技术在社会各行业中的广泛应用。随着单片机在各个领域的广泛应用，许多单片机作控制的球赛计时计分系统也就应运而生，例如用单片机控制lcd液晶显示器计时计分器，用单片机控制led八段显示器计时计分等。同时单片机在此领域的广泛应用，也大大提高了比赛中计时计分的稳定性和准确性。由于单片机技术的日益趋于成熟，球赛比赛计分器的设计也必将顺应其他各类电子产品的发展趋势，朝着智能化方向发展。本毕业设计主要利用at89c51单片机编程控制led八段数码管作显示的球赛计时计分系统。系统硬件电路由以下几个部分组成：单片机at89c51；计时电路；计分电路；报警电路；按键开关。本系统具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲、乙两队双方的成绩，甲、乙双方交换场地以及赛后成绩暂存等功能。系统设计完成后应具有成本价格低廉、性能稳定、高准确度显示、操作方便且易携带等特点。广泛适合各类学校和小团体作为赛程计时计分。本系统采用单片机at89c51作为本设计的核心元件，利用八段共阴led作为显示器件。在此设计中共接入10个八段共阴led显示器，其中6个用于记录甲、乙两队的分数，每队的led显示器显示分数范围可达到0-999分，足够满足赛程需要。另外4个led显示器则用来记录赛程时间，其中2个用于显示分钟；2个用于显示秒钟。赛程计时采用倒计时方式。即比赛前将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至计时到零为止。计时范围可达到0-99分钟，也满足实际的需要。其次，为了配合计时器和计分器校正、调整时间和比分，我们特定在本设计中设立了六个按键。其中四个用于输入甲乙两队的分数及调整时间；另外两个则用于启动、暂停和交换分数等功能。再次，我们还设立了定时报警系统，即比赛时间到时，我们立即通过扬声器发出警报声，提示整个赛程结束。为了实现本系统的各个功能，必须掌握单片机的技术、显示器及其i/o接口、串行接口、定时器的应用等各种硬性指标。采取的主要技术路线或方法 单片机 芯 片 比分显示 时间显示 按钮 此设计采用单片机直接驱动数码管工作的电路，如上图所示。预期的成果及形式我做的球赛计时计分器的最终成果是，当我把电路板制作好以后，给单片机加入程序，可以实现：赛程时间设置，赛程时间启停设置，比分交换控制，比分刷新控制，计时计分显示，赛程结束报警。时间安排第1-2周：课题调研，在网上搜索相关的文献以及资料。第3-4周：进行并完成模块化设计。 第5-7周：熟悉at89c51单片机的使用方法。第8周：进行电路图设计，并绘制。第9周：购买元器件，进行板子的焊接工作。第10-11周：对板子进行调试，解决出现的问题，并翻译英文资料。第12-13周：结束设计，并开始准备毕业论文。第14周：完成毕业设计的所有工作，提交设计成果。第15-16周：预答辩及正式答辩。参考资料见附录指导教师意见签 名：年 月 日备注 摘 要单片机自20世纪70年代问世以来，以极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广，发展很快。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小、重量轻、能耗低、价格便宜、可靠性高、抗干扰能力强和使用方便等独特的优点，使单片机迅速得到了推广应用。目前已经成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部位，许多用单片机做控制的球赛计时计分系统也应运而生，如：用单片机控制液晶显示(lcd)计时计分器，用单片机控制led八段显示器计时计分器等。球赛计时计分器以单片机为核心，由计时器、计分器、综合控制器等组成。系统采用模块化设计，主体分为计时显示模块、计分显示模块、定时报警、按键控制键盘模块。每个模块的程序结构简单、任务明确，易于编写、调试和修改。程序可读性好，对程序的修改可局部进行，其他部分可保持不变。编程后利用keil c51软件来进行编译，再将生成的hex文件装入芯片中，采用proteus软件仿真，检验功能是否能够正常实现，随后可用protel99画出硬件电路图。本设计中系统硬件电路主要由以下几个部分组成：单片机at89c51、计时电路、计分电路、报警电路和按键开关。 本次设计用由at89c51编程控制led八段数码管作显示的球赛计时计分系统。该系统具有赛程定时设置、赛程时间暂停、及时刷新甲乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。它具有价格低廉、性能稳定、操作方便并且易于携带等特点，广泛适合各类学校或者小型团体作为赛程计时计分。关键词：单片机，计时，计分，显示器，接口abstract since the inception the 20th century 70 years, single-chip microcomputer (scm) causes peoples attention and concern because of extremely cost-effective, so its application is very broad and rapid developing. scm has many advantages, such as small size, light weight, anti-interference ability, less demanding on the environment, low cost, high reliability, good flexibility, developing more easily and so on. now, it has become the preferred model in measurement control system and a key component of new electronic products. many time scoring matches using scm has also come into being, such as the timer with liquid crystal display (lcd), the timer with led eight-segment display ,etc. time basketball scoring device as the core of scm includes the timer, scoring devices, integrated controller and other components.this system is used of the modular design, in which the main display module is divided into time display module, scoring display module, timing alarm module, and key control keyboard module. program structure of each module is simple and clear. so it is easy to write, debug and modify. because the program is readable, part of program can be modified and other parts may remain unchanged. after programming, firstly we can use keil c51 software to compile and then generate the hex file into the chip. secondly we use the proteus software simulation to test whether the normal function to achieve. finally we draw the hardware circuit diagram with protel99. the design of hardware circuit mainly consists of the five components, including at89c51, timing circuit, scoring circuit, alarm circuit and key switch circuit.the design uses at89c51 to program and to control led digital tube for eight-segment display of match time scoring. the system has many features, such as setting the schedule time, scheduling time to pause, refreshing result of both parties timely, storing temporarily results after the match and so on. because this system has low price, stable performance, and easy to operate and carry, it is widely suitable for all types of schools and small groups as the calendar time points.key words：microcontroller, timing, scoring, display, interface目录摘 要iabstractii序 论1第一章 系统方案说明21.1 方案选择21.1.1 篮球赛计时计分器设计的现状21.1.2 系统总体设计方案21.2 系统基本功能介绍4第二章 系统硬件电路设计62.1 篮球赛计时计分器电路工作过程62.2 系统硬件电路组成62.2.1 计时电路62.2.2 计分电路132.3器件选择及介绍142.3.1 at89c51142.3.2 排阻介绍172.3.3 晶振19第三章 软件编程及调试203.1 总体程序设计213.2 计时系统程序设计233.3 计分系统程序设计243.4 系统调试253.4.1 软件调试253.4.2 仿真调试25结论27参考文献28致谢30外文资料31外文资料译文36附录 程序源代码39 52 华北水利水电学院毕业设计（论文）序 论随着单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机做控制的球赛计时计分系统也应运而生，如用单片机控制lcd液晶显示器1计时计分器，用单片机控制led七段显示器计时计分器等。根据此次课题要求，这里介绍一种球赛计时计分器的设计方法（以篮球为例说明），即单片机直接驱动数码管工作的电路。电路采用单片机作为核心元件，利用10个8段共阴极led数码管2作为显示器件。6个用于记录甲、乙两队的分数，每队3个，显示分数范围可达0999分，足够赛程计分的需要。4个用于记录赛程时间，2个用于显示分钟，2个用于显示秒钟。比赛前，将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至倒计时到零为止。计时范围达到099分钟，能满足实际赛程计时的需要。为了配合计时器调整时间和计分器校正比分，设计了6个按键，4个用于输入甲、乙两队的分数以及时间的加减，另2个用于启动/暂停赛程时间和交换场地比分。另外，还设计了定时报警系统，即比赛时间到时，扬声器发出报警声提示赛程结束。该系统具有赛程定时设置，赛程时间暂停，及时刷新甲、乙双方的成绩以及赛后成绩暂存等功能。设计分为软件设计和硬件设计两部分。主控芯片采用at89c51，使用汇编语言编写软件程序，主体分为计时显示模块、计分显示模块、定时报警、按键控制模块。编程后利用keil c51软件来进行编译，再将生成的hex文件装入芯片中，采用proteus软件来仿真，检验功能是否能够正常实现，随后可用protel99画出硬件电路图。通过本次基于单片机的篮球赛计时计分器的设计，可以了解、熟悉有关单片机开发设计实例的过程，并加深对单片机的理解和应用以及掌握单片机与外围接口的一些方法和技巧。第一章 系统方案说明 1.1 方案选择1.1.1 篮球赛计时计分器设计的现状体育比赛计时计分系统是对体育比赛过程中所产生的时间，比分等数据信息进行快速采集记录、加工处理、传递和利用的系统。根据运动项目的不同，比赛规则要求也不同，体育比赛的计时计分系统包括测量类、评分类、命中类、制胜类和得分类等多种类型。 篮球比赛是根据运动队员在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统。篮球比赛的计时计分系统由计时器、计分器等多种电子设备组成的，同时，根据目前高水平篮球比赛要求，完善的篮球比赛计时计分系统设备应能与现场成绩处理、现场大屏幕、电视转播车等多种设备相联，以便实现激烈的比赛现场感和表演娱乐等功能目标。现在，根据设计要求，介绍一下设计方案。1.1.2 系统总体设计方案根据课题要求，介绍以下两种设计方法。一种是单片机带外围扩展，驱动数码管工作的电路，可提升学生对单片机接口电路的综合运用能力；另一种是单片机直接驱动数码管工作的电路，该电路成本相对较低。两种电路都以单片机作为核心元件，利用10个八段共阴极led数码管作为显示器件。6个用于记录甲、乙两队的分数，每队3个，显示分数范围可达0999分，足够赛程计分的需要。4个用于记录赛程时间，2个用于显示分钟，2个用于显示秒钟。比赛前，将时间设置好，比赛开始时启动计时，直至倒计时到零为止。计时范围达到099分钟，能满足实际赛程计时的需要。为了配合计时器调整时间和计分器校正比分，设计了7个按键，4个用于输入甲、乙两队的分数，另3个用于启动和暂停赛程时间。另外，还设计了定时报警系统，即比赛时间到时，扬声器发出报警声提示赛程结束。二者的不同之处在于计时电路。前一种计时电路主要由按键开关、单片机at89c51、译码器及led显示器构成。当调时开关(十位)按下时产生一个低电平，对应调分(十位)控制端p2.0的le输出高电平，表示可以向cd45ll的调分位(十位)发送数据，将要显示数据的代码经p1.0送到cd4511的a另 端，送完后将le清零。调时按键开关每按一次，数字自动加1。直到调到需要设置的时间即可。调时(个位)的操作方法与之相同。时间设置完后,启动定时器。如果比赛中暂停，按一下暂停键即可暂停计时。后一种计时电路主要由按键开关、单片机at89c51及led显示器构成，采用双电源供电。单片机采用+5v，数码管采用+15v采用单片机直接驱动数码管显示。当按下秒钟加1按键时，秒计时显示加1；当按下秒钟减1按键时, 秒计时显示减1；当按下分钟加1按键时，分钟显示加1，当按下分钟减1按键时，分钟显示减1。时间设置完后，启动定时器开始倒计时。如果比赛中裁判叫暂停，则只要按一下暂停键，即可暂停计时。根据此次设计的实验条件及设计目的，我采用后一种方案，成本较低。即单片机直接驱动数码管工作的电路系统。球赛计时计分器系统图如1-1图所示。晶振计分显示 at89c51 计时显示复位赛程比分调整键盘赛程时间调整键盘图1-1 系统构成图1.2 系统基本功能介绍本设计要实现的基本功能有：赛程时间设置，赛程时间启停设置，比分交换控制，比分刷新控制，计时计分显示，赛程结束报警。以下对个功能进行介绍。1、赛程时间设置在计时电路中，按键开关k1、k2、k3、k4用来设置赛程时间。假设：比赛时间第一节时间15分钟，则通过按键k1、k2键，使数码管1显示“1”，数码管2显示5即可。而数码管3和4为秒区，全为零（在此设计中，我给每节比赛默认设置为15）。时间设置好后，等待比赛开始。当比赛结束时，如果由于一些特殊原因需要增加比赛时间，这时增加比赛时间同样由按键k1、k2、k3、k4来设置，并且设置方法与上面所述一样，一般情况下只需要将加时比赛设置为5分钟。2、赛程时间启动暂停设置当时间设置完成后，比如设置赛程时间为45分钟，则在led显示器上显示为4500，45表示分钟，00表示秒钟。这时，如果裁判吹响开始的哨声时，则应立即按下按键k5，表示赛程开始，计时显示则由4500变成4459，4458一直计时直到计为0000时表示赛程结束。按键k5为赛程启动和暂停控制。3、比分交换控制比分交换控制由仿真原理图所示的k6键完成。我们知道，因为比分交换是在上半场赛程结束后进行的，也就是说比分交换要受赛程时间控制，只有当上半场计时器指示为0000时，按k6键，则会自动交换甲、乙两队的比分。如果上半场赛程时间没有到0000时，则此时按下k6键，对比赛没有任何影响，不能交换分数。必须等到一节比赛或半场比赛结束才可以。因此，k5、k6键完成三重功能，即：启动，暂停，比分交换。4、比分刷新控制由于在比赛中，甲、乙两队的比分是不断在变化的，所以需要设置比分刷新控制装置；此部分功能由仿真原理图所示的按键开关k1k4来完成的：k1键：完成甲队加1分操作k2键：完成甲队减1分操作k3键：完成乙队加1分操作k4键：完成乙队减1分操作5、计时计分显示计时计分显示器是采用八段共阴极led显示器来显示的。其中计分是用6个led显示器。计时采用4个led显示器；显示格式为000000和0000。6、赛程每节比赛结束报警当每节比赛结束时，系统会自动发出10秒钟报警声，提示此节结束，直至整个比赛结束。第二章 系统硬件电路设计2.1 篮球赛计时计分器电路工作过程整个篮球计时计分器的工作过程如下：首先在比赛之前，接通电源，系统自动复位，此时计时电路与计分电路中的共阴极数码管分别显示为0000和000000；然后我们按照计时电路图中的k1、k2、k3、k4键来设置比赛时间，k1、k2设置分位，k3、k4设置秒位。比赛分四节进行，可以对每节比赛时间进行设置，在这里我将每节比赛时间默认为15分钟。时间设置好时，等待赛程开始，当裁判吹响哨声时，按下k5启动计时，这时计时电路便开始工作，计时采用倒计时方式，即从15分钟减为0分钟表示第一节结束。第一节比赛结束后，比赛进入休息时间，当第二节比赛开始时，按下k6健比赛双方交换场地和比分，时间重置为15分钟。哨声响起时，按下k5健，倒计时开始。第二节与第一节比赛过程一样，直至上半场比赛结束。在整个赛程中，我们还要对两队比分进行及时刷新，这时我们通过计分电路图中的k1k4键完成此功能，k1和k2键完成甲队加分、减分，k3和k4键完成乙队加分、减分。按键每按一下，表示加上或者减去1分。由于加分、减分我们采用中断完成，且加、减分的中断优先权小于计时电路中的中断优先权，所以不会对计时电路造成影响。如果在赛程过程中，一方的教练申请暂停时，经裁判批准，我们立即按下k5键，即可以暂停计时，暂停时间到时，再按下k5键继续计时，直至整个赛程结束，蜂鸣器会发出10秒的响声。比赛期间如果发生误判，比如两分变三分，进球无效，都可以通过减分按键对比分进行修改，非常方便。2.2 系统硬件电路组成2.2.1 计时电路1显示器及其接口显示器是最常用的输出设备，其种类繁多，但在单片机系统设计中最常用的是发光二极管显示器（led）和液晶显示器（lcd）两种。由于这两种显示器结构简单，价格便宜，接口容易实现，因而得到广泛的应用。下面介绍发光二极管显示器（led）的结构、工作原理及其接口电路。（1）led结构与原理图2-1为典型的数码管。图2-1 8段led数码管图2-2 共阴极与共阳极led显示器如图2-1，led显示器又称为数码管，led显示器由8个发光二极管组成。中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。led显示器有两种不同的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极led显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极led显示器。如图2-2所示。本设计采用的是共阴极数码管显示。表2-1列出了共阳极与共阴极led显示器显示数字、字母与显示代码之间的对应关系。表2-1 代码对应表显示字符共阴极段码共阳极段码显示字符共阴极段码共阳极段码03fhc087fh80h106hf996fh90h25bha4a77h88h34fhb0b7ch83h466h99hc39hc656dh92hd5eha1h67dh82he79h86h707hf8f71h8eh（2）led显示器显示方式点亮led显示器有两种方式：一是静态显示；二是动态显示。在本次设计中，采用的动态显示。所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的i/o接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中cpu的开销小。这种电路的优点在于：在同一时间可以显示不同的字符；但缺点就是占用端口资源较多。从图2-3可以看出，每位led显示器需要单独占用8根端口线，因此，在数据较多的时候，往往不采用这种设计，而是采用动态显示方式。本设计采用的便是此种显示方式。所谓动态显示，就是将要显示的多位led显示器采用一个8位的段选端口，然后采用动态扫描一位一位地轮流点亮各位显示器。下图2-4为4位led显示器动态显示电路。在此电路中，单片机的p1口用于控制4位led的段选码：p2口的p2.0p2.3用于控制4位led位选码。图2-3 静态显示图图2-4 动态显示图由于所有的段选码连在一起，所以同一瞬间只能显示同一种字符。但如果要显示不同字符，则要由位选码来控制。（如果led为共阴极则p2.0p2.3输出为高电平，如果led为共阳极则p2.0p2.3输出为低电平。）例如，现在要显示“5678”四个数字，则首先应该将“5”的显示代码（共阴led显示器的显示代码为6dh，共阳led显示器的显示代码为92h）由p1.0送出，然后p2.0p2.3输出相应位码（led为共阴则p2.0p2.3输出1000， led为共阳则p2.0p2.3输出0111）时，则可以看到在数码管1上显示的数字为“5”。再将显示的数字“5”延时510ms，以造成视觉暂留效果；同时代码由p1.0送出。用同样的方法将其余3个数字“678”送数码管2，3，4显示，于是最后则可以在4位led显示器上看到“5678”四个数字。为了使显示效果更加稳定，可以使每个数码管所显示的数字不断的重复，但其中重复频率达到了一定的程度的时候，加之人眼睛本身的视觉暂留效果的作用，便可以看到相当稳定的“5678”四个数字。如表2-2，即为模拟以上的过程表（以共阴led设置显示代码，共阳型与此相反）。 表2-2 模拟过程表2报警器（1）报警器的分类蜂鸣器有两类3大品种。一类是压电式，一类是电磁式，电磁式又有两大品种，铁振膜式和动圈式，二者原理一样只是结构不同。所有蜂鸣器都有两种类型：纯蜂鸣器和带驱动的蜂鸣器，蜂鸣器都是用音频信号驱动的，都是交流驱动。（2）报警器的工作原理报警器的种类很多，比如：扬声器，蜂鸣器等，本次设计采用的是电磁式蜂鸣器作为报警器。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、震动膜片以及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号通过电磁线圈，使得电磁线圈产生了一个磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性的振动发声。 3. 计时电路的工作原理计时电路主要由开关k1、k2、k3、k4，单片机at89c51，以及led显示器构成。在本次设计中，没有用到译码器等芯片。很多在程序中直接实现。其工作过程如下：当比赛准备开始的时候，需要对时间进行调节。当调时（分位）开关k1（增加）按下时，执行一个延时程序，为了消除按键抖动影响，检验k1是否真正被按下。当确定k1确实被按下后，接着会进行分钟检测，当分钟数小于99时，执行程序minit+1，否则minit将保持不变为99。当调时开关（分位）k2（减少）按下时，同样也执行一个延时程序，为了消除按键抖动影响，检验k2是否真正被按下。当确定k2确实被按下后，接着会进行分钟检测，当分钟数大于零时，执行程序minit-1，否则minit将保持不变为零。调时按键（分位）开关每按一次，数字自动加1或减1，直到调到需要设置的时间即可。且开关按下不松相当于按下一次，这里由while语句来实现。调时（秒位）的操作方法与上面一样。时间设置完成后，启动定时器t0开始定时计数。计时采用倒计时，比如：设置的时间为45分钟，则在led上显示“4500”四位数。定时t0计数60秒后中断返回，继续定时计数下一个60秒；同时则在4位led显示器上显示“4459”四位数，表示时间已过去1秒钟，即为44分59秒。这样一直持续下去，直到变为“0000”时表示赛程结束。如果比赛中，裁判叫暂停，则只要按一下k5键，即可暂停计时。4振荡电路本次设计要使用到at89c51单片机的时钟振荡功能。at89c51中有一个用于构成内部震荡器的高增益反相放大器，引脚xtal1和xtal2分别是该放大器的输入和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体6或者陶瓷谐振器一同构成自激振荡器。振荡电路如图2-6所示。如图2-6，外接石英晶体或者陶瓷谐振器以及电容c1，c2接在放大器的反馈电路中构成并联谐振电路。谐振器本身对外接电容c1、c2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度以及温度的稳定性，如果使用石英晶体，推荐使用30pf，而建议若使用陶瓷谐振器选择40pf。我们也可以使用外部时钟，采用外部时钟电路如图2-7所示。在外接时钟的情况下，外部时钟脉冲接到xtal1端，即内部时钟脉冲的输入端，xtal2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个两分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比8没有特殊要求，但最小的高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合技术条件以及本次设计所采用硬件的要求。图2-6 时钟振荡电路图2-7 外部时钟电路本次设计使用的是石英晶体谐振器，因此采用15pf的电容，频率大小采用12mhz与6mhz均可，这里采用的是12mhz晶振。2.2.2 计分电路其工作原理如下：计分电路主要由单片机at89c51，led显示器，以及按键开关组成。与计时电路类似，电路未采用串行/并行转换器，74ls21等芯片。利用程序将一些器件能实现的功能直接实现。其工作过程如下：按键开关k1、k2、k3、k4组成甲、乙两队加减分控制。在比赛进行中时，当k1（甲队加分）被按下后，首先执行一段延时程序，目的是为了消除按键抖动，检测按键k1是否真正被按下。若k1确实被按下，接着检验甲乙两队是否交换场地。若k1被按下，两队未交换场地，且甲队分数小于999，执行score甲+1，否则score甲一直等于999。若两队交换场地，且乙队分数小于999，执行程序score乙+1，否则score乙一直等于999。当k2（甲队减分）被按下后，同样首先执行一段延时程序，目的消除按键抖动影响，检测k2是否真正被按下。检验完毕后，检验甲乙两队是否交换场地，如未交换场地，且甲队分数大于零，执行score甲-1，否则score甲一直等于零。若两队交换了场地，且乙队分数大于零，执行程序score乙-1，否则score乙一直等于零。同样，对于k1、k2按下不松只相当于按下一次，由while语句来实现。同理，对于k3、k4，同以上k1、k2控制甲队相同，程序大同小异。都可实现对乙队的比分控制。2.3器件选择及介绍本系统在设计的过程中主要选取了以下一些器件：单片机：at89c51排阻：respack-8蜂鸣器：speaker显示器件：八段共阴极led显示器按键：欧姆龙按键晶振：12mhz2.3.1 at89c51at89c51是一个低电压，高性能cmos 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的flash17只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs-51指令系统，内置功能强大的微型计算机的at89c51提供了高性价比的解决方案。at89c51具有pdip、pqfp/tqfp及plcc等三种封装形式18，以适应不同产品的需求。它是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（i/o）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，at89c51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的flash存储器可有效地降低开发成本。如图所示，图2-10为at89c51单片机基本构造，其基本性能介绍如下：图2-10 at89c51引脚图at89c51的主要特性如下表2-5所示。下面介绍各个管脚：vcc：供电电压。gnd：接地。p0口：p0口为一个8位漏极开路双向i/o口，每个引脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入19。p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1口作为第八位地址接收。p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容，p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。表2-5 at89c51主要功能描述兼容mcs51指令系统4k可反复擦写(1000次）flash rom32个双向i/o口可编程uarl通道两个16位可编程定时/计数器全静态操作0-24mhz1个串行中断128x8bit内部ram两个外部中断源共6个中断源可直接驱动led3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能p3口：p3口管脚是8个带有内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。p3口也可作为at89c51的一些特殊功能口，如表2-6所示。p3口同时为闪烁编程20和编程校验接收一些控制信号。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。ale/prog：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。如想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时， ale只有在执行movx，movc指令是ale才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale禁止，置位无效。表2-6 at89c51特殊功能表端口引脚第二功能p3.0rxd（串行输入口）p3.1txd（串行输出口）p3.2/int0（外部中断0）p3.3/int1（外部中断1）p3.4t0（记时器0外部输入）p3.5t1（记时器1外部输入）p3.6/wr（外部数据存储器写选通）p3.7/rd（外部数据存储器读选通）/psen：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。/ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/ea将内部锁定为reset；当/ea保持高电平时，此间内部程序存储器。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。xtal2：来自反向振荡器的输出。2.3.2 排阻介绍排阻就是若干个参数完全相同的电阻，它们的一个引脚都连到一起，作为公共引脚，其余引脚正常引出。所以如果一个排阻是由n个电阻构成的，那么它就有n+1只引脚，一般来说，最左边的那个是公共引脚。它在排阻上一般用一个色点标出来。排阻一般应用在数字电路上，比如：作为某个并行口的上拉或者下拉电阻用。使用排阻比用若干只固定电阻更方便。排阻的阻值读取 在三位数字中，从左至右的第一、第二位为有效数字，第三位表示前两位数字乘10的n次方(单位为)。如果阻值中有小数点，则用“r”表示，并占一位有效数字。例如：标示为“103”的阻值为1010=10k；标示为“222”的阻值为2200即2.2k；标示为“105”的阻值为1m。需要注意的是，要将这种标示法与一般的数字表示方法区别开来，如标示为220的电阻 器阻值为22，只有标志为221的电阻器阻值才为220。标示为“0”或000”的排阻阻值为o，这种排阻实际上是跳线(短路线)。一些精密排阻采用四位数字加一个字母的标示方法(或者只有四位数字)。前三位数字分别表示阻值的百位、十位、个位数字，第四位数字表示前面三个数字乘10的n次方，单位为欧姆；数字后面的第一个英文字母代表误差(g=2、f=1、d=0.25、b=o.1、a或w=0.05、q=0.02、t=0.01、v=0.005)。如标示为“2341”的排阻的电阻为23410=2340。排阻的作用 内存芯片下方均匀分布的“芝麻粒”，实际上是位于内存颗粒和金手指之间的“排阻”。排阻，是一排